照明設備驅動器的控制電路的製作方法

2024-02-13 14:18:15 1

專利名稱：照明設備驅動器的控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於驅動照明設備的驅動器，該驅動器具有根據權利要求I的前序部分的電路，本發明還涉及一種根據權利要求15的前序部分的用於驅動照明設備的方法。
背景技術：
照明設備的這種驅動器用於照明並被應用在照明系統中，以便於愛惜地驅動照明設備並且獲得較高的使用壽命。在此例如該驅動器驅動作為照明設備的螢光燈並且加熱其燈絲。
在現代照明系統中經常通過中央控制單元向驅動器發送數字控制指令。通過這些外部控制指令尤其可以規定特殊的亮度值，從而獲得各種照明狀態。為了能夠預熱氣體放電燈，通常採用特殊的加熱電路。德國專利申請公開DE3835533A1示出這種加熱電路，然而這裡必須要用熱敏電阻來預定預熱時間。這種熱敏電阻產品一致性非常不好，而且還非常依賴於環境溫度。

發明內容
本發明的任務在於提供一種具有控制電路的驅動器，該驅動器沒有上述缺點或者說可以顯著減少這些缺點。根據本發明，該任務在此類裝置方面通過權利要求I的特徵性特徵完成。從屬權利要求說明了本發明的特別有利的實施方式。本發明的用於照明設備的驅動器具有逆變器，該驅動器具有至少一個主動控制開關，所述主動控制開關被供以直流電壓，具有至少一個電感器的諧振輸出迴路連接在該主動控制開關上，以便驅動至少一個照明設備，其中，通過與所述輸出電路的耦合來控制所述主動控制開關，並且其中，至少一個主動控制開關的控制可以通過附加控制電路來被幹預，並且在逆變器或者輸出電路中拾取至少一個測量信號，並且控制電路(IC)檢測所述測量信號並且控制電路(IC)在時間上分析所檢測到的測量信號。根據本發明，也可以實現一種驅動照明設備的方法，所述方法藉助於逆變器，所述逆變器具有至少一個主動控制開關(Q30、Q31)，所述主動控制開關向具有至少一個照明設備的諧振輸出電路供電，其中，通過與所述輸出電路的耦合來控制所述主動控制開關，其中，至少一個主動控制開關的控制能夠通過附加控制電路來被幹預，在逆變器或者輸出電路中拾取至少一個測量信號，並且控制電路(IC)檢測測量信號並且控制電路(IC)在時間上分析所檢測到的測量信號。本發明也涉及一種應用本發明驅動器的照明裝置。優選實施例的說明下面結合附圖
進一步說明本發明。圖中圖I示出根據本發明的驅動器；
圖2示出根據本發明的驅動器的部分。下面結合驅動器的實施例描述本發明。圖I示出概覽圖，圖2示出尤其是螢光燈的照明設備的驅動器的部分。圖2尤其示出驅動器的直接照明設備控制部分LD。照明設備的驅動器具有逆變器，該驅動器可以具有至少一個主動控制開關(Q30、Q31)，所述至少一個主動控制開關被供以直流電壓，具有至少一個電感器(Lr)的諧振輸出電路連接在該主動控制開關(Q30、Q31)上，以便驅動至少一個照明設備(燈)，其中，該主動控制開關(Q30、Q31)是通過與該輸出電路的耦合來被控制的。至少對主動控制開關(Q31)的控制可以通過附加控制電路(IC)來進行幹預。所述耦合可通過磁耦合來實現，尤其是通過將次級繞組耦合至與所述輸出電路串聯的電感器(CT)來實現。通過附加控制電路(IC)對主動控制開關(Q31)的控制可以如此實現，即，提高逆、變器的頻率，和/或縮短開關(Q31)的接通時間。例如僅當控制電路(IC)發現了故障或者發現了不同於照明設備正常工作的工作模式(預熱、起輝、燈故障、更換燈)時，控制電路(IC)才會幹預對其中一個主動時鐘控制開關(Q31)的控制。可以在逆變器或者輸出電路中拾取至少一個測量信號，並且控制電路(IC)可以檢測或者監控該測量信號。控制電路(IC)可以分析所檢測的測量信號，並據此確定驅動器處於哪種工作模式(預熱、起輝、燈故障、更換燈、正常工作)。控制電路(IC)可以根據所確定的工作模式(預熱、起輝、燈故障、更換燈、正常工作)來分析所檢測的測量信號。控制電路(IC)可以在時間上分析所檢測的測量信號，優選以比(期望的)逆變器頻率更高(至少兩倍或以上)的採樣頻率執行採樣。控制電路(IC)可以監控多個測量信號，其中，在控制電路(IC)的一個共同的接口處可以監控至少兩個不同測量信號，並且該監控是通過控制電路(IC)依據在時間上的分析來實施的。在控制電路(IC)的共同接口處監控至少兩個不同測量信號時，可以藉助於控制電路(IC)內部的多路復用器檢測並且進一步處理這些測量信號。以這種方式也可以使信號檢測匹配於各個待檢測的測量信號(例如關於幅值或者精度)。控制電路IC例如可以結合關於時間的監控來檢測逆變器的控制頻率。控制電路IC例如可以另選地或者附加地確定主動時鐘控制開關(Q31、Q30)的接通或關斷時間，並且據此在主動時鐘控制開關(Q31、Q30)的接通或關斷時間點或者接近該時間點時執行測量信號的監控。以這種方式可以避免(優選通過禁用主動時鐘控制開關(Q31、Q30))可能會導致主動時鐘控制開關(Q31、Q30)受損(例如所謂的硬開關或者容性開關)的臨界狀態(例如結合測量點SI)。為了避免例如所謂的硬開關可以延遲主動時鐘控制開關的再次接通，以避免當逆變器的兩個開關同時導通時可能會在逆變器中出現的臨界橫向電流。然而結合在時間上的分析，例如也可以避免在起輝工作狀態或者正常工作狀態下電感器飽和(例如結合測量點Si)。為了避免在起輝工作狀態或者正常工作狀態下電感器(Lr)飽和，當在測量點SI檢測到過高的電流也就是臨界電流那個時刻關斷主動時鐘控制開關(Q31)。在這種情況下，主動時鐘控制開關(Q31)不是基於通過與輸出電路的耦合來控制的，而是通過控制電路(IC)的附加控制來關斷(斷開)的。控制電路(IC)可以檢測工作狀態的變換，並且在這種變換發生時，可以幹預其中一個主動時鐘控制開關(Q31)的控制，和/或可以改變所檢測的測量信號的分析(優選匹配於新的工作模式)。至少可以僅在某些工作狀態下單獨監控達到臨界工作狀態或者工作瞬時的測量信號，與此同時在其他工作狀態下不激活這種監控。例如可以檢測到更換燈狀態(其檢測更換燈，也就是更換照明設備)，據此通過控制電路(IC)向主動時鐘控制開關(Q31)發送控制脈衝，使得逆變器進入預熱工作狀態。例如也可以由控制電路(IC)監控測量信號來檢測出燈故障(例如燈絲斷裂或者整流效應)，從而檢測出從正常工作的工作狀態(其中，照明設備通過逆變器以全功率工作)變換至燈故障的工作狀態。在這種情況下，控制電路(IC)例如通過禁用主動時鐘控制開關(Q31)斷開逆變器(例如通過將主動時鐘控制開關(Q31)的控制接口下拉至接地)。在預熱工作狀態期間，附加控制電路IC例如可以持續幹預主動時鐘控制開關Q31，以便提高逆變器的頻率和/或縮短開關(Q31)的接通時間。在變換工作狀態時，控制電路(IC)在經過預定時間之後幹預其中一個主動時鐘控制開關(Q31)的控制，以使逆變器進入另一工作模式。例如，在確定更換燈的工作模式之 後，逆變器可以進入預熱工作模式，並在經過預定時間之後，逆變器就可以進入起輝工作模式。然而，控制電路(IC)例如也可以根據對達到臨界工作狀態或者工作瞬時的測量信號的監控來進行檢測，並據此通過幹預至少一個主動控制開關(Q31)的控制來提高逆變器頻率和/或縮短開關接通時間(Q31)，從而保護驅動器(尤其是逆變器和輸出電路)以及所連接的照明設備並且避免立即損壞。通過提高逆變器頻率或者縮短開關(Q31)的接通時間例如可以避免電流過載或者電壓過載。當經過更長時間或者說計數器工作結束之後還存在臨界狀態時，就可以通過幹預主動時鐘控制開關(Q31)來禁用或者斷開逆變器。控制電路(IC)例如可以檢測或者監控逆變器底端(即位於下方的開關Q31和接地之間)的電流作為測量點SI，檢測或者監控在照明設備(燈)上或者在照明設備(燈)與電感器(Lr)或電容器(Cr)之間的節點上的電壓作為測量點S2以及饋送的直流電壓(Vdc)作為測量點S3。測量測量點S3上的饋送直流電壓(Vdc)可以同時用於控制電路(IC)的供電(電壓供應)。例如，測量點SI和S2可以通過至少一個耦合元件例如電阻器或者二極體彼此連接，並且在控制電路(IC)的一個共同的輸入端上受到監控。其他可能的測量點或者要檢測的測量信號例如是逆變器(S4)中點的電壓，電容器Cr的電壓或者流過照明設備的電流。然而附加地還可以檢測其他測量信號例如整流輸入電壓，或者功率因數校正電路內的測量信號(例如流過功率因數校正電路的開關的電流或者流過功率因數校正電路的儲存電感器的電流)。控制電路(IC)可以具有輸出端(P1)，其優選可以幹預該逆變器的下方的主動時鐘控制開關(Q31)的控制接口。然而在一個有利實施方式中，該輸出端(Pl)也可以同時作為輸入端(監控輸入端)用於監控測量信號。在此，該接口可以大部分時間用作為輸入端，僅當需要或者期望幹預逆變器時才作為輸出端被驅動，以便因而可以幹預主動時鐘控制開關(Q31)。以這種方式可以通過組合接口 Pl (作為輸出端/輸入端)直接檢測逆變器頻率。在一個另選實施方式中，代替幹預逆變器的下方的主動時鐘控制開關(Q31)，控制電路也可以幹預上遊的功率因數校正電路的開關。例如通過降低饋送的直流電壓(Vdc)(即功率因數校正電路的輸出電壓)可以避免逆變器上的電流過載或者電壓過載。當經過更長時間或者說計數器工作結束之後還存在臨界狀態時，也可以通過禁用功率因數校正電路來禁用或者斷開逆變器。主動控制開關(Q30、Q31)可以是雙極性電晶體或者也可以是金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)或者絕緣柵雙極性電晶體(IGBT)。續流二極體(D30、D31)可以相對主動控制開關(Q30、Q31)反並聯地設置，以便例如在續流階段允許電流流過。該預定時間可以確定預熱階段的時長。照明設備(燈)可以是螢光燈或者也可以是發光二極體(有機或無機，也許具有連接在上遊的整流器)。電容器(Cr)可以與螢光燈的燈絲串聯。因而可以將來自電容器(Cr)和電感器(Lr)串聯電路的諧振升壓用於預熱和/或起輝，由此在起輝階段可以獲得足以起輝照明設備的電壓，並且可以在預熱階段將足夠的預熱能量傳遞給燈絲。然而也可以設置單獨的加熱變壓器(Heiztransformator),或者可以通過至少一 個與電感器(Lr)耦合的次級繞組獲取熱量。用於控制主動時鐘控制開關(Q30和Q31)的磁耦合可以通過變壓器實施，該變壓器的繞組可以設置在環形鐵芯上。但是，該磁耦合也可以通過次級繞組直接在諧振輸出電路的電感器(Lr)上來實現。諧振輸出電路可以包含至少一個I禹合電容器(Cblkl、Cblk2),該稱合電容器(Cblkl、Cblk2)與諧振輸出電路的電感器(Lr)串聯設置。耦合電容器(Cblkl、Cblk2)也可以分為兩個電容器，這兩個電容器作為電容分壓器設置在直流電壓(Vdc)和接地之間，並且諧振輸出電路連接在這兩個電容器的中點上。直流電壓(Vdc)例如可以通過連接在交流電網上的整流器(由輸入電壓Vin)來生成，可以在該整流器下遊設置主動功率因數校正電路(PFC)例如升壓斬波式PFC或者填谷式電路。功率因數校正電路可以給至少一個緩衝電容器C_DC供電。填谷式電路可以由被動填谷式電路或者主動填谷式電路(AVF，圖I象徵性示出)或者由主動和被動填谷式電路的組合構成。主動填谷式電路可以與輸出電路或者逆變器耦合。然而，直流電壓(Vdc)例如也可以通過電池電壓生成。照明裝置可以使用本發明驅動器。逆變器例如可以是反激(隔離的逆向變換器)逆變器、全橋、半橋或者推挽式逆變器(推挽式變換器)。控制電路(IC)可以具有集成啟動電路，以便可以給至少一個主動時鐘控制開關(Q31)發送啟動脈衝，從而激勵逆變器使其投入工作。當施加了供電電壓或者檢測到了更換燈時，控制電路就可以生成啟動脈衝。控制電路IC可以是集成電路，優選是專用電路(例如集成照明設備控制電路或者穩定管理IC(Ballast Management IC))或者微控制器。本發明使得一種驅動照明設備的方法成為可能，其利用逆變器，所述逆變器包括至少一個主動控制開關(Q30、Q31)，所述主動控制開關(Q30、Q31)向具有至少一個照明設備(燈)的諧振輸出電路供電，其中，通過與輸出電路耦合來控制該主動控制開關(Q30、Q31)，其中，至少一個主動控制開關(Q31)的控制可以通過附加控制電路(IC)來幹預。多個照明設備能夠以串聯和/或並聯方式連接。
權利要求
1.一種具有逆變器的用於照明設備的驅動器，所述驅動器具有至少一個主動控制開關(Q30、Q31)，所述主動控制開關被供以直流電壓，具有至少一個電感器(Lr)的諧振輸出電路連接在所述主動控制開關上，以便驅動至少一個照明設備(燈)， 其中，所述主動控制開關(Q30、Q31)是通過與所述輸出電路的耦合來被控制的，並且至少對一個主動控制開關(Q31)的控制能夠由控制電路(IC)進行幹預， 其特徵在於， 在所述逆變器中或者在所述輸出電路中拾取至少一個測量信號，並且所述控制電路(IC)檢測所述測量信號，並且所述控制電路(IC)在時間上分析所檢測到的測量信號。
2.根據權利要求I所述的驅動器，其特徵在於，所述耦合是通過磁耦合來實現的，尤其是通過將次級繞組耦合至與所述輸出電路串聯的電感器(CT)來實現的。
3.根據權利要求I或2所述的驅動器，其特徵在於，通過(附加的)所述控制電路(IC)控制所述主動控制開關(Q31)，以便提高所述逆變器的頻率和/或縮短所述開關(Q31)的接通時間。
4.根據權利要求I至3之一所述的驅動器，其特徵在於，僅當通過所述控制電路(IC)確定了故障、或者確定了與所述照明設備正常工作不同的工作模式(預熱、起輝、燈故障、更換燈)時，所述控制電路(IC)才干預其中一個主動時鐘控制開關(Q31)的控制。
5.根據權利要求4所述的驅動器，其特徵在於，所述控制電路(IC)能夠分析所檢測到的測量信號，並且能夠據此確定所述驅動器處於哪種工作模式(預熱、起輝、燈故障、更換燈、正常工作)。
6.根據權利要求5所述的驅動器，其特徵在於，所述控制電路(IC)根據所確定的工作模式(預熱、起輝、燈故障、更換燈、正常工作)分析所檢測到的測量信號。
7.根據前述權利要求之一所述的驅動器，其特徵在於，所述控制電路(IC)藉助於採樣頻率高於逆變器頻率的採樣，在時間上分析所檢測到的測量信號，其中，所述採樣頻率比逆變器頻率高尤其是至少兩倍。
8.根據前述權利要求之一所述的驅動器，其特徵在於，所述控制電路(IC)監控多個測量信號，其中，在所述控制電路(IC)的一個共同的接口處監控至少兩個彼此不同的測量信號，並且由所述控制電路(IC)結合在時間上的分析來實施這種監控。
9.根據前述權利要求之一所述的驅動器，其特徵在於，所述控制電路(IC)能夠檢測工作狀態的變換，並且所述控制電路(IC)在這種變換發生時幹預其中一個主動時鐘控制開關(Q31)的控制和/或改變對所檢測到的測量信號的分析(優選匹配於新的工作模式)。
10.根據權利要求10所述的驅動器，其特徵在於，在變換工作狀態時，所述控制電路(IC)在經過預定時間之後幹預其中一個主動時鐘控制開關(Q31)的控制，以使所述逆變器進入另一工作模式。
11.根據前述權利要求之一所述的驅動器，其特徵在於，所述照明設備(燈)是螢光燈。
12.根據前述權利要求之一所述的驅動器，其特徵在於，電容器(Cr)與所述螢光燈的燈絲串聯。
13.根據前述權利要求之一所述的驅動器，其特徵在於，磁耦合是通過變壓器實施的，所述變壓器的繞組設置在環形鐵芯上。
14.一種照明裝置，其特徵在於，應用了根據前述權利要求之一所述的驅動器。
15. 一種驅動照明設備的方法，該方法藉助於逆變器，所述逆變器包括至少一個主動控制開關(Q30、Q31)，所述主動控制開關向具有至少一個照明設備(燈)的諧振輸出電路供電，其中，通過與所述輸出電路耦合來控制所述主動控制開關(Q30、Q31)，其中，能夠由一個附加控制電路(IC)來幹預至少一個主動控制開關(Q31)的控制， 其特徵在於， 在所述逆變器中或者在所述輸出電路中拾取至少一個測量信號，並且所述控制電路(IC)檢測所述測量信號並且所述控制電路(IC)在時間上分析所檢測到的測量信號。
全文摘要
本發明涉及一種具有逆變器的、用於照明設備的驅動器，所述驅動器具有至少一個主動控制開關(Q30、Q31)，所述主動控制開關被供以直流電壓供電，具有至少一個電感器(Lr)的諧振輸出電路連接在所述主動控制開關上，以便驅動至少一個照明設備(燈)，其中，通過與所述輸出電路耦合來控制所述主動控制開關(Q30、Q31)，其中，能夠通過附加控制電路(IC)來幹預至少一個主動控制開關(Q31)的控制，並且在所述逆變器或者所述輸出電路中拾取至少一個測量信號，並且所述控制電路(IC)檢測所述測量信號並且所述控制電路(IC)在時間上分析所檢測到的測量信號。
文檔編號H05B41/295GK102714910SQ201080055139
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月6日 優先權日2009年12月4日
發明者J·凱利, P·達爾比, W·貝利, 京特·馬倫特 申請人:赤多尼科兩合股份有限公司, 赤多尼科英國有限公司